Общая компоновка ГС
В подавляющем большинстве случаев ГС выполнялись по нормальной аэродинамической схеме, в частности самые массовые ТЛЛ: Consolidated PBY Catalina (Рис. 1), Martin PBM Mariner, Short S.25 Sunderland, Felixstowe F.2, F.3, F.5, Grumman HU-16 Albatross, CANT Z.501 Gabbiano и другие.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74636d1476544788-image001.jpg)
Рис. 1. Consolidated PBY Catalina (Страна разработчик - США, количество выпущенных - 3290 шт., первый полет - 1935 г.)
По схеме «утка» построены первые поплавковые ГС «Hydravion» Анри Фабра (Рис. 2) и "Canard" Габриеля Вуазена.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74637d1476544812-image002.jpg)
Рис. 2. «Hydravion» Анри Фабра (Франция, 1 шт., 1910 г.)
По схеме «бесхвостка» построен американский гидроистребитель Convair XF2Y Sea Dart (Рис. 3).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74638d1476544831-image003.jpg)
Рис. 3. Convair XF2Y Sea Dart (США, 5 шт., 1953 г.)
Для исключения заливаемости крыла, элементов механизации и силовой установки при эксплуатации на воде ГС в подавляющем числе случаев (65% от общего числа типов ТЛЛ) выполнялись по схеме моноплан с высокорасположенным крылом: Бе-6, Бе-10 (Рис. 4), Бе-12, А-40, Бе-200, Martin PBM Mariner, Short S.25 Sunderland, Grumman HU-16 Albatross, Blohm & Voss BV 138, Martin P5M Marlin, Kawanishi H6K, Kawanishi H8K, Convair R3Y Tradewind, Canadair CL-215, Shin Meiwa PS-1/US-1 и другие. При этом лодка ГС достаточно часто выполнялась узкой и высокой с отношением высоты миделевого сечения лодки к ширине редана до 1.5–2. По мнению специалистов лодка с высокорасположенным крылом считается наиболее рациональной компоновкой ГС.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74639d1476544845-image004.jpg)
Рис. 4. Бериев Бе-10 (СССР, 28 шт., 1956 г.)
На 15% типов ТТЛ применялась схема «парасоль», при этом лодки выполнялись широкими и невысокими. Крыло могло устанавливаться на пилонах и подкосах, как на самолетах: Consolidated PBY Catalina, Dornier Do 18 (Рис. 5), Sikorsky S-42, S-43, или на стойках и подкосах: Consolidated 16 Commodore (Рис. 6), Dornier Do J Wal, Do 24, Kawanishi H6K Mavis.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74640d1476544864-image005.jpg)
Рис. 5. Dornier Do 18 (Германия, 170 шт., 1935 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74641d1476544874-image006.jpg)
Рис. 6. Consolidated 16 Commodore (США, 14 шт., 1930 г.)
По схеме моноплан с низкорасположенным водоизмещающим, глиссирующим крылом построен ГС ТАНТК им. Г.М. Бериева Бе-103 (Рис. 7.). На подобных ГС не может быть использована механизация крыла в полном объеме, что приводит к ухудшению их характеристик.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74642d1476544889-image007.jpg)
Рис. 7. Бериев Бе-103 (Россия, 18 шт., 1997 г.)
К редким компоновочным схемам относятся построенные по двухлодочной (катамаранной) схеме ГС: Savoia-Marchetti S.55 (Рис. 8.), S.66, Tуполев MK-1.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74643d1476544898-image008.jpg)
Рис. 8. Savoia-Marchetti S.55 (Италия, 227 шт., 1924 г.)
Также редко использовалась двухбалочная схема: Blohm & Voss BV 138 (Рис. 9.), Sicorsky S-38, Curtiss NC-4.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74644d1476544915-image009.jpg)
Рис. 9. Blohm & Voss BV 138 (Германия, 279 шт., 1937 г.)
К экзотическим ГС можно отнести: триплан Felixstowe Fury, квадроплан с отстегивающейся лодкой Besson H-5, самолет с девятью крыльями Caproni Ca.60 Noviplano (Рис. 10.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74645d1476544936-image010.jpg)
Рис. 10. Caproni Ca.60 Noviplano (Италия, 1 шт., 1921 г.)
Крыло
Для достижения заданных мореходных и взлетно-посадочных характеристик ГС аэродинамика его крыла, должна обеспечить невысокие взлетно-посадочные скорости, что можно осуществить за счет умеренной нагрузки на крыло, формы крыла в плане, применения механизации крыла.
До конца 20-х годов было выпущено 32 типа ГС, относящихся к ТЛЛ из которых 11 монопланы: Dornier Do J Wal, Dornier Do X, Savoia-Marchetti S.55 и другие, 18 – бипланы: Curtiss NC, Felixstowe F5L (Рис. 11.)., Supermarine Southampton и другие, 2– трипланы и 1 – квадроплан.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74646d1476544950-image011.jpg)
Рис. 11. Felixstowe F5L (США, 227 шт., 1918 г.)
Нагрузка на крыло в этот период изменялась от 30 кг/м2 на ГС Caproni Ca.60 Noviplano, до 115 кг/м2 на самолете Dornier Do X (Рис. 12.). Форма крыла в плане в подавляющем большинстве прямоугольная. Механизация крыла не применялась.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74647d1476544966-image012.jpg)
Рис. 12. Dornier Do X (Германия, 3 шт., 1929 г.)
В 30-е годы было выпущено 66 типов ТЛЛ, из которых 13 самолетов бипланы, выпущенные до 1935 года: Keystone PK-1, Short S.8/8 Rangoon, Supermarine Stranraer, Saro London, Short S.19 Singapore и другие, 53– монопланы: Бериев МДР-5, CANT Z.501 Gabbiano, Dornier Do 18, Sikorsky S-43, Kawanishi H6K, Blohm & Voss BV 138, Short S.25 Sunderland, и другие, из которых 14 Consolidated PBY Catalina, Dornier Do 24, Kawanishi H6K и другие построены по схеме «парасоль», и 5: Четвериков МДР-6 (Рис. 13.), Туполев МТБ-2, Martin PBM Mariner, Dornier Do 26, Short Knuckleduster S.18 имели крыло типа «чайка». На ГС Бериев КОР-2, имевшем нормальную взлетную массу 2760 кг, крыло выполнено по типу «обратная чайка» и установлено по схеме «парасоль».
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74648d1476544980-image013.jpg)
Рис. 13. Четвериков МДР-6 (СССР, 42 шт., 1937 г.)
Крыло в плане на 22 ГС прямое, на 21 – трапециевидное, на 23 корневая часть крыл прямая, концевая – трапециевидная. Положительное V крыла использовалось на 6 типах ТЛЛ. Нагрузка на крыло в данный период составляла от 54 кг/м2 на ГС Hiro H2H, до 362 кг/м2 на самолете Sikorsky VS-44 (Рис. 14.). На 26 типах ГС (40% от общего количества выпущенных ГС за период) использовалась механизация крыла (закрылки разного типа и щитки), которая наиболее активно стала применяться с середины 30-х годов, когда нагрузка на крыло превысила 100 кг/м2.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74649d1476544994-image014.jpg)
Рис. 14. Sikorsky VS-44 (США, 4 шт., 1937 г.)
В 40-е годы выпущено 19 типов ТЛЛ, все монопланы, из которых три самолета построены по схеме «парасоль» (Четвериков ТА, Supermarine Seagull, Aichi H9A) и два имели крыло типа «чайка» (Бериев Бе-6, Martin P5M Marlin). На 14 типах ГС крыло выполнено трапециевидным с незначительной стреловидностью по передней кромке (Saunders-Roe SR.A/1, Grumman HU-16 Albatross, Short S.45 Solent и другие), на одном ГС крыло прямое (Четвериков ТА), на четырех – комбинация первого и второго (Blohm & Voss BV 222 Wiking, Boeing XPBB Sea Ranger (Рис. 15.) и другие).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74650d1476545007-image015.jpg)
Рис. 15. Boeing XPBB Sea Ranger (США, 1 шт., 1942 г.)
Законцовки крыла, как правило, закругленные. Положительное V крыла применено на 7 типах ТЛЛ. Нагрузка на крыло в данный период составляла от 110 кг/м2 на самолете Aichi H9A до 258 кг/м2 на самолете Blohm & Voss BV 238 (Рис. 16.) . 15 типов ТЛЛ имели механизацию крыла, в основном в виде закрылков, на отдельных самолетах - щитки, предкрылки.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74651d1476545019-image016.jpg)
Рис. 16. Blohm & Voss BV 238 (Германия, 1 шт., 1944 г.)
В период с начала 50-х годов до наших дней выпущено 14 типов ТЛЛ, все выполнены по схеме моноплан, два из них, Бериев Р-1 и Бериев Бе-12, имеют крыло типа «чайка».
На 8 типах ТЛЛ, в частности: Бериев Бе-12, Saunders-Roe Princess SR.45, Convair R3Y/P5Y Tradewind, Canadair CL-215/415, Shin Meiwa PS-1/US-1A, крыло выполнено прямоугольным, либо трапециевидным (с незначительной стреловидностью по передней кромке), либо комбинацией первого и второго. На четырех скоростных ГС с турбореактивными двигателями крыло стреловидное: Martin P6M Sea Master - 38°, Бериев Бе-10 - 35°, Бериев А-40 и Бе - 200 - 23° (Рис. 17.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74652d1476545031-image017.jpg)
Рис. 17. Бериев Бе-200 (Россия, 9 шт., 1998 г.)
На гидроистребителе Convair F2Y Sea Dart применялось треугольное крыло. Законцовки крыла, на самолетах этого периода, или закругленные, или в виде концевых крылышек, как на самолете Bombardier 415 (Рис. 18.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74653d1476545043-image018.jpg)
Рис. 18. Bombardier 415 (Канада, 88 шт., 1993 г.)
В отдельных случаях роль законцовок выполняют поднимающиеся подкрыльные поплавки, как на ГС Consolidated. PB2Y «Coronado» ( Рис. 19.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74654d1476545060-image019.jpg)
Рис. 19. Consolidated. PB2Y «Coronado» (США, 217 шт., 1937 г.)
Отрицательное V крыла использовалось на ГС Бериев Бе-10 и Martin P6M Sea Master ( Рис. 20.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74655d1476545094-image020.jpg)
Рис. 20. Martin P6M Sea Master (США, 12 шт., 1955 г.)
Нагрузка на крыло в данный период составляла от 143 кг/м2, на ГС Convair F2Y Sea Dart, до 434 кг/м2, на ГС Бериев Бе-10. Все ГС имеют механизацию крыла, а Shin Meiwa PS-1 / US-1A (Рис. 21.) также и энергетическую механизацию. На самолете А-40 крыло большого удлинения с мощной механизацией, состоящей из выдвижных двухщелевых закрылков.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74656d1476545122-image021.jpg)
Рис. 21. Shin Meiwa PS-1 / US-1A (Япония, 43 шт., 1967 г.)
Данные о зависимости нагрузки на крыло ТЛЛ от года их первого полета приведены на рис.22.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74657d1476545142-image022.jpg)
Рис. 22.
Система управления
Система управления ГС на воде включает в себя аэродинамические (АД) и гидродинамические (ГД) органы управления. Для управления по курсу на ГС с 2 и большим количеством двигателей, разнесенных относительно плоскости симметрии, может использоваться разная тяга двигателей. На режиме плавания управление осуществляется за счет ГД органов управления и с помощью силовой установки. К ГД органам управления относится водоруль, который использовался на ГС: Dornier Do J Wal, Dornier Do R Superwal, Dornier Do X, Dornier Do 18, Consolidated PB 2Y Coronado, Breguet 730, Saunders-Roe SR.A/1, Бериев Бе-6, А-40 (Рис. 23.), Бе-200, Harbin SH-5 и других. Использование на ГС тяги двигателя на одной консоли крыла и реверса тяги на другой позволяет существенно сократить радиус циркуляции на воде.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74658d1476545163-image023.jpg)
Рис. 23. Бериев А-40 (СССР, 2 шт., 1986 г.)
На самолете Четвериков ТА убирающееся хвостовое колесо использовалось как водяной руль, а основные стойки шасси при посадке на воду выпускалось для торможения. На самолете Martin P5M Marlin (Рис. 24.) отклоняемые гидродинамические щитки в межреданной части использовались для маневрирования и торможения. На ГС Grumman HU-16 Albatross для улучшения маневренности на воде использовался выпуск стойки шасси с одной стороны.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74659d1476545242-image024.jpg)
Рис. 24. Martin P5M Marlin (США, 285 шт., 1948 г.)
АД органы управления ГС используются на скоростях соответствующих режиму глиссирования, и не отличаются принципиально от применяемых на сухопутных самолетах. Их параметры должны обеспечивать управляемость ГС, в том числе и при наличии ветра и отказе двигателя. На самолете Бериев А-40 и Бе-200 используется АД демпфера тангажа при движении по взволнованной поверхности для уменьшения продольных колебаний, а в дополнительной системе управления применяется довыпуск закрылков с целью уменьшить заливаемость механизации на разбеге и их ранняя уборка на пробеге.
Гидродинамическая компоновка
Форма и конструкция лодки и/или поплавков ГС, а также их элементы выбираются таким образом, чтобы обеспечить самолету высокие гидродинамические (ГД), мореходные и взлетно-посадочные характеристики. Это обеспечивается за счет выполнения целого ряда требований, которые предъявляются к ГС [3]. Для обеспечения плавучести и непотопляемости лодка и/или поплавки выполняются герметичными ниже линии герметизации самолета, разделенными на отсеки внутренними водонепроницаемыми переборками, при необходимости оборудованными герметичными дверьми. Количество водонепроницаемых отсеков на ГС: Бе-6 – 8, Бе-10 – 9, Бе-12 – 8, Sikorsky S-42 – 9, Consolidated PBY Catalina – 5, Martin PBM Mariner – 5, Blohm & Voss BV 138 – 10, Dornier Do 18 – 7, Dornier Do 24 – 8 (Рис. 25.). На Бе-200 впервые кроме вертикальных водонепроницаемых переборок имеется водонепроницаемый пол.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74660d1476545272-image025.jpg)
Рис. 25. Dornier Do-24 (Германия, 279 шт., 1937 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74661d1476545289-image026.jpg)
Sikorsky S-42 (США)
Для обеспечения поперечной остойчивости, ТЛЛ оборудуются подкрыльными поплавками, располагаемыми в районе законцовок крыла или «жабрами» (спонсонами). Можно выделить расположение подкрыльных поплавков на законцовках крала, что способствовало снижению индуктивного сопротивления крыла , а также приблизительно на ¾ размаха крыла. Чаще всего подкрыльные поплавки ГС выполнялись фиксированными: А-40, Бе-200, Бе-12, Бе-6, Чернов Че-27, Shin Meiwa PS-1 / US-1A, Canadair CL-215, Short S.25 Sunderland (Рис. 26.) и другие.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74662d1476545307-image027.jpg)
Рис. 26. Short S.25 Sunderland (Великобритания, 777 шт., 1937 г.)
Из убираемых подкрыльных поплавков можно выделить поплавки, превращающиеся после уборки в законцовки крыла ГС: Consolidated PBY Catalina, Consolidated PB 2Y Coronado, Grumman G-44 Widgeon, Saunders-Roe Princess (Рис.27.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74663d1476545325-image028.jpg)
Рис.27. Поплавок ГС Saunders-Roe SR.45 Princess (Великобритания, 3 шт., 1952 г.)
А также убираемые в крыло в сторону лодки: Четвериков МДР-6-2, Dornier Do 26 (Рис.28.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74664d1476545344-image029.jpg)
Рис.28. Dornier Do 26 (Германия, 6 шт., 1938 г.)
На ГС Saunders-Roe SR.A/1 поплавки частично убирались в крыло, в сторону лодки, с поворотом поплавка относительно продольной оси. На ГС Blohm & Voss BV 222Р подкрыльные поплавки выполнены расщепляющимися.
«Жабры» (спонсоны) применялись на ГС: Dornier Do Wal, Do Х, Do 18, Do 24, CD-2 Seastar, Late 300, Saro A.33, Martin M-130 (Рис.29.), Boeing B-314 и других.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74665d1476545362-image030.jpg)
Рис.29. Martin M-130 (США, 3 шт., 1934 г.)
Для обеспечения взлета и посадки ГС, в том числе и в условиях волнения, лодка и/или поплавки ГС, выполняются специальной формы. Можно выделить такие признаки днища лодки/поплавка ГС: гидродинамическое качество и гидродинамическое удлинение, относительная высота первого редана, количество реданов и форма первого редана, наличие дополнительных элементов и устройств для улучшения локальной гидродинамики лодки/поплавка. Следует отметить, что при на посадке на воду и при движении по взволнованной поверхности ГС подвергается большим перегрузкам, чем его сухопутный аналог, для чего его планер выполняется более прочным, и как следствие более тяжелым (Рис. 30). Максимальная эксплуатационная перегрузка самолета Бе-12 равна 7, самолета А-40 – 4.5. Требования к зарубежным ГС 40-х годов определяют максимальную эксплуатационную перегрузку не менее 5,33.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74666d1476545384-image031.jpg)
Рис. 30. Лодка ГС Short S.23 Empire (Великобритания, 42 шт., 1936 г.)
К основным характеристикам лодки (поплавка) обычно относят: гидродинамическое качество, гидродинамическое удлинение лодки, относительная высота первого редана, угол килеватости на первом редане. Гидродинамическое качество, т.е. отношение гидродинамической подъемной силы к гидродинамическому сопротивлению, у отечественных ГС составляло: Бериев Бе-6 – 5.3, Р-1 – 4.7, Бе-10 – 4.1. С ростом ГД качества уменьшается мореходность ГС. Другой параметр, влияющий на мореходность ГС, ГД удлинение лодки - отношение длины лодки к ширине первого редана. У самолета Felixstowe F5L ГД удлинение равно 3, у Consolidated PBY Catalina – 3,8, Sikorsky S-42 – 6,8, ShinMaywa US-1 - 9, Blohm & Voss BV 238 – 10, Бериев Бе-10 и Canadair CL-215 – 10,7, А-40 и Бе-200 – 13. С ростом удлинения лодки возрастает мореходность ГС, но этот рост ограничен жесткостью лодки. Относительная высота первого редана изменяется в диапазоне от 2.7% у ГС Бе-6, до 6.7% у Shin Meiwa PS-1 / US-1, 10.4% у Canadair CL-215 и 13% у Бе-10.
Днище лодки (поплавка) летательного аппарата – нижняя поверхность лодки (поплавка) летательного аппарата, является основной опорной поверхностью при движении летательного аппарата. Состоит из носовой части лодки, расположенной впереди первого редана, межреданной части лодки – между первым и вторым реданами, кормовой части лодки – расположенной позади второго редана. Кормовая часть лодки может отсутствовать. Форма днища лодки представляет собой сложную поверхность с достаточно большим углом поперечной килеватости в носовой части, который плавно уменьшается к первому редану. Повышение угла поперечной килеватости носовой части лодки снижает амплитуды колебаний и перегрузки при движении в условиях волнения, но при этом снижается и ГД качество лодки (поплавка), что требует в свою очередь увеличения мощности (тяги) двигателей. В межреданной части лодки днище, как правило, плоскокилеватое. Между килем и скулой днище часто имеет вогнутую форму. Различные формы поперечных сечений днища и их влияние на брызгообразование представлены на рисунке 31.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74667d1476545407-image032.jpg)
Рис. 31. Форма днища и характер брызгообразования:
а) плоскокилевое днище; б) сложный (в частности, криволинейный) профиль килеватости; в) брызгоотражающие щитки
На рисунках 32 – 35 представлены схемы ГС с сечениями лодок.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74668d1476545432-image033.jpg)
Рис.31. CANT Z.501 Gabbiano (Италия, 455 шт., 1934 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74669d1476545447-image034.jpg)
Рис. 33. Consolidated PBY Catalina (США, 3290 шт.,1935 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74670d1476545461-image035.jpg)
Рис. 34. Бериев Бе-12 (СССР, 143 шт., 1960 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74671d1476545474-image036.jpg)
Рис. 35. Do-18 (Германия, 170 шт., 1935 г.)
На ГС Blackburn B-20 с целью уменьшения заливаемости и уменьшения интерференционной составляющей аэродинамического сопротивления самолета в полете днище лодки выполнено выдвигаемым (Рис. 36.) На ГС Ursimus применены подтягиваемые поплавки.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74672d1476545496-image037.jpg)
Рис. 36. Blackburn B-20 (Великобритания, 1 шт., 1940 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74673d1476545516-image038.jpg)
а)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74674d1476545531-image039.jpg)
б)
Рис.37. " Ursimus "(Германия, 1917 г.) а) с выдвинутыми, б) с подтянутыми поплавками
Для отрыва потока воды от днища и уменьшения смоченной поверхности при глиссировании летательного аппарата на днище лодки расположены реданы (Рис.38.). Редан - уступ на днище лодки (поплавка) летательного аппарата, предназначенный для отрыва потока воды о днища и уменьшения смоченной поверхности при глиссировании летательного аппарата. Первый редан лодки (поплавка) летательного аппарата расположен в средней части днища. Второй редан расположен в задней части днища.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74675d1476545550-image040.jpg)
Рис.38. Первый редан ГС Short S.23 Empire
Исходя из определения редана, к однореданным лодкам относятся: Martin P5M Marlin, Blohm & Voss BV 138, Canadair CL-215 (Рис.39.), Savoia-Marchetti S.55, Бериев Бе-12, Бе-200, А-40, Shin Meiwa PS-1 / US-1 и другие. Следует отметить, что в отдельных источниках некоторые из перечисленных самолетов относят к двухреданным ГС, подразумевая под вторым реданом кормовую часть лодки.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74676d1476545566-image041.jpg)
Рис.39. Canadair CL-215 (Канада, 125 шт., 1967 г.)
Чаще других строились двухреданные лодки: Felixstowe F5L, Dornier Do J Wal, Do X, Do 18, Do-24, Do 26, CAMS 55, Consolidated P2Y Ranger, Consolidated Commodore, Hiro H4H, Туполев МДР-2, МДР-4,МК-1, Бериев МДР-5, CANT Z.501 Gabbiano, Martin M-130, Martin PBM Mariner (Рис.40.), Бартини ДАР, Kawanishi H6K, Четвериков МДР-6 и другие.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74677d1476545585-image042.jpg)
Рис.40. Martin PBM Mariner (США, 1366 шт., 1939 г.)
Три редана имели: модификация Consolidated PBY Catalina PBN-1 Nomad и Saro A.33 (Рис.41.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74678d1476545609-image043.jpg)
Рис.41. Saro A.33 (Великобритания, 1 шт., 1938 г.)
Также можно отметить безреданные лодки: GULL 36 Seaplane UAV (Рис.42.), с наличием нескольких скул, и Curtiss A1 „Triad“ с плоскодонным днищем.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74679d1476545632-image044.jpg)
Рис.42. Centaur Seaplane GULL 36 Seaplane UAV (Великобритания, 2008 г.)
Различные формы первого редана в поперечном сечении лодки представлены на рисунке 43.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74680d1476545650-image045.jpg)
Рис. 43. Формы первого редана в поперечном сечении лодки, а) плоский редан, б) ступенчатый редан (днище с продольными реданами),в) редан с малой килеватостью, г) вогнутый редан, д) редан с большой килеватостью, в) редан сложной формы в плане.
Плоский редан, применялся крайне редко, в частности на одном из первых ГС Доннэ-Левек. ) Ступенчатый редан (плоский редан с уступом), реализован на летающих лодках Дорнье: Do J Wal, Do R Superwal, Do X, Do 18, Do 24 (Рис. 44, модификация АТТ) , CD-2 Seastar и лодке Р. Бартини ДАР, что позволяло этим лодкам садиться на снег и лед.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74681d1476545683-image046.jpg)
Рис.44. Dornier Do-24 (Германия, 279 шт., 1937 г.)
Плоскокилеватые реданы использовались на ГС: Martin PBM Mariner, Short S.25 Sunderland, Grumman HU-16 Albatross, Felixstowe F5L, Consolidated PB 2Y Coronado, Convair R3Y Tradewind, Бе-12 (Рис. 45). Угол килеватости на первом редане изменяется, как правило, в диапазоне от 16° до 35°. Увеличение угла килеватости днища уменьшает величину ударной нагрузки на лодку ГС, но при этом снижается его гидродинамическое качество.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74682d1476545700-image047.jpg)
Рис.45. Бериев Бе-12 (СССР, 143 шт., 1960 г.)
Редан с обратной килеватостью использовался редко, в частности на итальянских ГС: CANT Z.501 Gabbiano (Рис.46), Savoia-Marchetti S.55.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74683d1476545723-image048.jpg)
Рис.46. CANT Z.501 Gabbiano (Италия, 455 шт., 1934 г.)
Для уменьшения брызгообразования, в отдельных случаях для снижения ударных нагрузок, первый редан выполнялся сложной формы в плане. Килеватым, с вогнутой частью в районе скулы выполнен редан на ГС: Consolidated PBY Catalina, Saunders-Roe SR.A/1, Blohm & Voss BV 138, Kawanishi H8K2 “Emily”, Grumman HU-16 Albatross (Рис. 47).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74684d1476545739-image049.jpg)
Рис. 47. Grumman HU-16 Albatross (США, 466 шт., 1947 г.)
Редан сложной формы (с переменной килеватостью) в поперечном сечении разработан в ТАНТК им. Бериева и реализован на самолетах А-40 и Бе-200 (Рис. 48). Применение данного редана позволило приблизительно в два раза уменьшить ударные нагрузки на лодку ГС при посадке на воду.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74685d1476545762-image050.jpg)
Рис. 48. Первый редан ГС Бериев Бе-200 (Россия, 9 шт., 1998 г.)
Формы первого редана в плоскости симметрии ГС (плоскость OXY) представлены на рисунке 49.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74686d1476545784-image051.jpg)
Рис. 49. Формы реданов
Реданы, выполненные в виде уступа под прямым углом (ступеньки) реализованы на ГС: Felixstowe F5L, Consolidated PB2Y Coronado (Рис. 50), Canadair CL-215, Бе-12, А-40, Бе-200, Blohm & Voss BV 138, Martin PBM, Mariner Kawanishi H6K, Convair R3Y Tradewind, Dornier Do X, Do Wal, Do-18, Do-24, Do-26 и других.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74687d1476545807-image052.jpg)
Рис. 50. Consolidated PB2Y Coronado (США, 217 шт., 1937 г.)
Реданы, выполненные в виде прямого скошенного уступа или криволинейного уступа, плавно переходящего в межреданную часть, реализованы на самолетах: Martin P5M Marlin, Short S.25 Sunderland MK III (Рис. 51), Saunders Roe SR.45 Princess, Saunders Roe A1.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74688d1476545823-image053.jpg)
Рис. 51 Short S.25 Sunderland MK III (Великобритания)
На ГС Martin P6M SeaMaster ступенчатый редан в полете с помощью гидравлики трансформировался в скошенный, для уменьшения донного аэродинамического сопротивления. Подобная конструкция получила наименование «клавишной».
Форма первого редана в плане (Рис. 52) может быть прямой, скошенной назад и криволинейной (оживальной), рисунок 52.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74689d1476545851-image054.jpg)
Рис. 52. Форма редана в плане: а) два прямых редана, б) два скошенных редана, в) один скошенный редан
Прямой редан в плане используется на ГС: Felixstowe F5L, Dornier Do J Wal, Blohm & Voss BV 138, Dornier Do 24 (Рис.53), Grumman HU-16 Albatross, Martin PBM Mariner, Consolidated PBY Catalina, Kawanishi H6K, Kawanishi H8K, Canadair CL-215, Shin Maywa US-2.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74690d1476545870-image055.jpg)
Рис.53 Dornier Do-24 ATT (Германия)
Скошенный назад к плоскости симметрии редан имели летающие лодки: Martin P5M Marlin, Short S.25 Sunderland, Consolidated PB 2Y Coronado, Бе-10 (Рис. 54), Бе-12, А-40, Бе-200, Бе-103, Martin P6M-2 Seamaster, Convair R3Y Tradewind.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74691d1476545887-image056.jpg)
Рис. 54. Бериев Бе-10 (СССР, 28 шт., 1956 г.)
Криволинейный в плане (оживальный) редан имели летающие лодки: Saunders-Roe SR.45 Princess (Рис. 55), Grumman J4F-2 Widgeon.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74692d1476545914-image057.jpg)
Рис. 55. Saunders-Roe SR.45 Princess (Великобритания, 3 шт., 1952 г.)
С целью улучшения локальной гидродинамики лодки/поплавка в их конструкции использовались дополнительные элементы и устройства. Для повышения курсовой устойчивости на воде на ГС: Felixstowe F5L, Aichi H9A (Рис. 56), Kawanishi H8K, Dornier Do.J Wal используется скег (пластина за реданом в плоскости симметрии самолета), а на ГС Blohm & Voss BV 238/222 перед вторым реданом установлен вертикальный плавник.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74693d1476545934-image058.jpg)
Рис. 56. Aichi H9A (Япония, 31 шт., 1940 г.)
С этой же целью, а также для уменьшения брызгообразования на днище ГС Бе-103, Kawanishi H8K (Рис. 57) используются продольные реданы.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74694d1476545995-image059.jpg)
Рис. 57. Kawanishi H8K (Япония, 167 шт., 1941 г.)
В качестве устройств улучшающих локальную гидродинамику можно отметить: гидродинамические интерцепторы на редане самолета Бе-200 (Рис. 58).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74695d1476546013-image060.jpg)
Рис. 58. гидродинамический интерцептор Бе-200 (Россия)
На ГС Martin P5M Marlin гидродинамические интерцепторы установлены сразу за криволинейным реданом на удалении 3-5% ширины лодки приблизительно на 30 % его полуширины (Рис. 59), для исключения омывания водой зареданной части лодки на глиссировании.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74696d1476546032-image061.jpg)
Рис. 59. Зареданный ГД интерцептор на Martin P5M Marlin (США, 285 шт., 1948 г.)
С этой же целью на ГС Blohm & Voss BV 222/238 (Рис. 60) первый невысокий редан дополнялся в зареданной части лодки восемью небольшими реданами в виде наклонных пластин, а на ГС Бериева Р-1осуществлялся дренаж воздухом зареданной части лодки (Рис. 61).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74697d1476546056-image062.jpg)
Рис. 60. Blohm & Voss BV 222 Wiking (Германия)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74698d1476546071-image063.jpg)
Рис. 61. Дренаж зареданной части ГС Бериев Р-1 (СССР, 1 шт., 1952 г.)
Для обеспечения продольной устойчивости на глиссировании на ГС БериевА-40, Бе-200 (Рис. 62) установлены ГД дефлекторы в межреданной части лодки.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74699d1476546092-image064.jpg)
Рис. 62. ГД дефлектор Бе-200 (Россия)
Интересен следующий факт, после аварии самолета Grumman HU-16 Albatross в полевых условиях днище лодки заклепали выступающими круглыми заклепками вместо обычных потайных. В результате скорость отрыва уменьшилась на 9-18 км/ч, что в дальнейшем было проверено в испытаниях на фирме и рекомендовано в производство.
Для уменьшения заливаемости ГС в носовой части лодки на уровне скулы и немного выше устанавливают брызгоотражающие щитки – специальные ребра вдоль борта лодки ГС. На ГС Consolidated PB 2Y Coronado щитки установлены в районе редана на скуле и направленны вниз, на ГС Canadair CL-215 (Рис. 63), Grumman G-73 Mallard - вдоль всей скулы и направленны вниз, на ГС Grumman G-44 Widgeon – щиток установлен вдоль скулы от носа практически до редана и направлен в бок и немного вниз, на ГС Бе-12 (Рис. 64), А-40 – щитки на борту, а в районе носа ГС и перед реданом в бок и немного вниз.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74700d1476546114-image065.jpg)
Рис. 63 Canadair CL-215 (Канада, 125 шт., 1967 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74701d1476546128-image066.jpg)
Рис. 64. Бериев Бе-12 (СССР, 143 шт., 1960 г.)
На ГС Shin Meiwa PS-1 / US-1 (Рис. 65) и Harbin SH-5для этих целей реализованы туннельные продольные каналы на днище перед скулой.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74702d1476546147-image067.jpg)
Рис. 65. Shin Meiwa PS-1 / US-1A (Япония, 43 шт., 1967 г.)
В качестве основного опорного элемента ГС в основном используется днище лодки или поплавка, но на некоторых самолетах в качестве опорной поверхности применялись подводное крыло, гидролыжа и шасси на воздушной подушке. Подводное крыло ЛА впервые применено на английском гидросамолете Bristol Burney в 1912 г. В последующем подводное крыло применялось на самолетах: Бе-8 (Рис. 66), Grumman G-21 (JRF) «Goose», AKOYA (Рис. 67). Подводное крыло позволяет существенно повысить мореходность ГС, но из-за роста веса конструкции и аэродинамического сопротивления, сложностей с его уборкой после взлета, если она предусмотрена, данный вид взлетно-посадочного устройства никогда не применялся на серийных ГС.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74703d1476546165-image068.jpg)
Рис. 66. Подводное крыло на ГС Бериев Бе-8 (СССР, 2 шт., 1947 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74704d1476546180-image069.jpg)
Рис. 67. Подводное крыло на ГС AKOYA (Франция, 2007 г.)
Гидролыжи применялись на самолетах: Бе-8, Martin PBM Mariner, Convair F2Y Sea Dart (Рис. 68), LR-4, YC-123E.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74705d1476546195-image070.jpg)
Рис. 68. Гидролыжа на ГС Convair F2Y Sea Dart (США, 5 шт., 1953 г.)
Поплавковое шасси применяется, как правило, на ГС небольшой массы до 4 – 5 тонн. За счет поплавков существенно возрастает аэродинамическое сопротивление самолета и его вес, что снижает основные характеристики ГС. ГС с поплавковым шасси обладает, как правило, меньшей на 30 – 40% мореходностью, чем ГС с той же массой, выполненный по схеме летающая лодка.
Шасси на воздушной подушке использовалось на ГС: LA-4 (Рис. 69), «Чирок». ГС с подобным шасси за счет увеличения сопротивления, как аэродинамического, так и гидродинамического, а также увеличения веса конструкции, как правило, уступает по своим характеристикам лодочному ГС.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74706d1476546219-image071.jpg)
Рис. 69. LA-4 (США, 1959 г.)
На ГС ДАР (Рис. 69а), авиаконструктор Бартини Р.Л., для осуществления возможности выполнения взлёта и посадки на лед или снег, выхода в случае необходимости из воды на пологую ледовую или снежную поверхность, по краям плоского редана, смонтированы специальные полозья с внутренней амортизацией.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74707d1476546245-image072.jpg)
Рис. 69а. ДАР (СССР, 1936 г.)
Силовая установка
Силовая установка должна обеспечивать достаточно большую тягу для преодоления ГС горба ГД сопротивления на переходном режиме и интенсивного ускорения на разбеге. На рис. 70,71 представлены данные энерговооруженности ТЛЛ с поршневыми и турбовинтовыми двигателями в зависимости от года первого полета. Рассмотрим следующие параметры силовой установки ГС: энерговооруженность двигателей для самолетов с ТВД и ПД, тяговооруженность для самолетов с ТРД ; размещение силовой установки на ГС; особые решения в работе силовой установки.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74708d1476546270-image073.jpg)
Рис. 70
На рис. 71 представлены данные тяговооруженности ТЛЛ с турбореактивными двигателями в зависимости от года первого полета.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74709d1476546287-image074.jpg)
Рис. 71
Для обеспечения высокой тяговооруженности на ГС А-40 (Рис. 72) использовались дополнительные стартовые двигатели, а на самолетах Martin P5M Marlin, Grumman HU-16 Albatross, Martin PBM Mariner (Рис. 73), Blohm & Voss BV 138, Consolidated PBY Catalina, Dornier Do 18 пороховые ускорители.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74710d1476546311-image075.jpg)
Рис. 72. Стартовый двигатель под маршевым на ГС А-40 (СССР, 2 шт., 1986 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74711d1476546329-image076.jpg)
Рис. 73. Взлет с пороховыми ускорителями ГС Martin PBM_Mariner (США, 1366 шт., 1939г.)
В качестве силовой установки на ГС применялись поршневые бензиновые и дизельные двигатели, турбовинтовые и турбореактивные двигатели. Расположение силовой установки на самолете, должно исключать ее заливание брызговыми струями. Поршневые двигатели размещались над крылом на пилоне или на стойках (иногда по схеме тандем): Бериев МБР – 2 (Рис. 74.), Fairchild. 91 «Baby Clipper» (Рис. 75.), Dornier Do J Wal (Рис. 76.), Do X, Savoia-Marchetti S.55, Hiro H4H, Туполев МДР-2, МДР-4, МК-1.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74712d1476546364-image077.jpg)
Рис. 74. Бериев МБР-2, двигатель на стойках над крылом (СССР, 1360 шт., 1932 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74713d1476546453-image078.jpg)
Рис. 75. Fairchild. 91 «Baby Clipper», двигатель на пилоне над крылом (США, 4 шт., 1935 г. )
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74716d1476547010-image079.jpg)
Рис. 76. Dornier Wal под парусом, двигатели расположены по схеме тандем (Германия, 250 шт., 1922 г.)
На самолетах бипланах двигатели размещались между крыльями: Felixstowe F5L, Hiro H1H, Supermarine Southampton, Blackburn Iris (Рис. 77.), CAMS 53 и другие.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74717d1476547038-image080.jpg)
Рис. 77. Blackburn Iris (Великобритания, 5 шт., 1926 г.)
Но чаще всего поршневые и турбовинтовые двигатели размещались в крыле: Sikorsky S-42, Martin M-130, Consolidated PBY Catalina, Kawanishi H6K, Short S.25 Sunderland, Dornier Do 24, Четвериков МДР-6, Туполев МТБ-2, Martin PBM Mariner, Blohm & Voss BV 222 Wiking, Grumman HU-16 Albatross, Бериев Бе-6 (Рис. 78.), Бе-12, Shin Meiwa PS-1 / US-1 и другие.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74718d1476547055-image081.jpg)
Рис. 78. Бериев Бе-6 (СССР, 123 шт., 1948 г.)
В единичных случаях двигатели располагались под высокорасположенным крылом: Sikorsky S-40, S-41, Consolidated Commodore (Рис. 79.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74719d1476547082-image082.jpg)
Рис. 79. Consolidated Commodore (США, 14 шт., 1930 г.)
Турбореактивные двигатели размещались под корневой частью крыла на ГС: Бериев Бе-10 (Рис. 80.); над крылом: Martin P6M SeaMaster (Рис. 81.); над фюзеляжем: Бериев А-40, Бе-200; в фюзеляже: Saunders-Roe SR.A/1 (Рис. 82.).
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74720d1476547103-image083.jpg)
Рис. 80. Бериев Бе-10 (СССР, 28 шт., 1956 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74721d1476547117-image084.jpg)
Рис. 81. Martin P6M Sea Master (США, 12 шт., 1955 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74722d1476547134-image085.jpg)
Рис. 82. Saunders-Roe SR.A/1 (Великобритания, 3 шт., 1947 г.)
Для уменьшения заливаемости винтов на ГС Dornier Do 26 (Рис. 83.) винты задних двигателей (двигатели установлены по схеме тандем) поднимались шарнирно на 10° вверх, а на самолете Parnall Prawn (Рис. 84.) основной двигатель вместе с пропеллером отклонялся вверх на 22°.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74723d1476547153-image086.jpg)
Рис. 83. Dornier Do 26 (Германия, 6 шт., 1938 г.)
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74724d1476547167-image087.jpg)
Рис. 83. Parnall Prawn (Великобритания, 1 шт., 1930 г.)
Применение вышеописанных устройств и элементов конструкции ГС позволяет обеспечить ему заданные мореходные и взлетно-посадочные характеристики.
Описанные выше устройства и элементы конструкции ГС, обеспечивающие ему необходимые гидродинамические характеристики, мореходность (Рис. 84.) и взлетно-посадочные характеристики на воде снижают другие летно-технические характеристики ГС за счет увеличения лобового аэродинамического сопротивления, роста массы конструкции самолета.
![](http://www.airforce.ru/content/attachments/74725d1476547192-image088.jpg)
Рис. 84. Мореходность отдельных ГС
В таблице 1 [4] приведена оценка роста аэродинамического сопротивления ГС за счет применения в его конструкции отдельных из вышеописанных устройств и элементов.
Таблица 1
Заключение
В работе представлен обзор основных конструктивных элементов и технических решений, связанных с общей компоновки самолета, аэродинамикой крыла, системой управления, гидродинамикой лодки и поплавков, силовой установкой, которые обеспечивают ГС гидродинамические, мореходные и взлетно-посадочные характеристики необходимые для его эксплуатации на воде, реализованных на ГС различных исторических периодов. Следует отметить, что данный обзор не является всеобъемлющим и может быть дополнен углублённым анализом ряда решений в конструкции ГС.
Литература
1. ГОСТ 24999-81 Гидромеханика летательных аппаратов. - М. Издательство стандартов,1982.
2. Хохлов А.А. О тяжелых летающих лодках и их мореходности // Легенды и мифы авиации. Сборник статей. Из истории отечественной и мировой авиации. Выпуск 5. — М.: Фонд содействия авиации «Русские витязи», 2013. – С. 102-128. - ISBN 978-5-903389-74-2.
3. Авиационные правила. Часть 23. – М. Авиаиздат, 1993.
4. Состояние и тенденции развития гидросамолетов. Издательский отдел ЦАГИ, 1991.
5. Заболоцкий А. Н., Сальников А. И. Самолеты ТАНТК имени Г. М. Бериева.- М. : ООО Рестар, 2005,- 416 с., ил.
6. Stephane Nicolaou. Flying boats & seaplanes : A history from 1905 : - Osceola USA : MBI Publishing company, 1998. – 192 p.
7. Louis S Casey, John Batcheler. The illustrated history of seaplanes and flying boats: New York : Exeter Books, 1980. – 128 p.
8. Bill Yenne. Seaplanes & Flying Boats : A timeless Collection from Aviation`s Golden Age : BCL Press New York, 2003. – 176 p.
А.Хохлов
Московский физико-технический институт (Государственный университет)
г. Жуковский
октябрь 2016 г.
Сообщение форума